热镀锌对疲劳强度的影响

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1、熱浸鍍鋅對疲勞強度的改善探討蔡明達＊編譯一、前言後急冷而有提高的現象。以往，熱浸銲接技術已廣泛的被使用，也運鍍鋅對鋼材的靭性或疲勞強度的影響用於重要的結構物上。對靜態荷重而並無明確的實驗結果，一般皆認為是言，銲道區的靜態強度被假設為和母有害的影響。所以，假如鍍鋅後進行材相同來考量。當銲道遭受動態荷重急冷處理可促使銲道疲勞強度的提時，將如圖1所示從銲道隆肉端邊產高，那鋼結構物將可同時獲得防蝕處生疲勞裂縫並開始傳播，因該處疲勞理及疲勞強度的雙重好處。強度遠比平滑的母材低甚多。首先利用簡單的對接銲道確認各種條件的鍍鋅液加熱急冷的效

2、果，並更進一步利用模擬結構體進行實驗加以確認疲勞強度的改善效果。另外加以檢討其原因以得到較明確的根據。圖1附有隆肉的銲道疲勞破壞二、金屬披覆對鋼材銲道疲勞強度的影響因而，為使銲道得到與母材約相利用板厚12mm的SS400碳鋼鋼板同程度的疲勞強度，而將隆肉磨平至經全自動氣體遮護電弧銲接（GMAW，母材一樣高並整修成平滑狀，或至少CO2自動銲接）形成I形對接銲道的疲將端邊成圓滑狀以減緩端邊之缺陷效勞試驗片，如圖3。疲勞試驗片，經各果。若以這些方法將全部的銲道處種表面處理，如熱浸鍍錫、熱浸鍍鋅、理，在經濟上及實際上是較不可行的。電

3、鍍銅、電鍍鎘、電鍍鋅等，再以疲為了提升附有隆肉之銲道疲勞強勞試驗機進行平板彎曲疲勞試驗，其度，有幾種被認為實際可行的改善方結果如圖2所示。同時，也與未經任法，例如銲道周圍以點狀加熱急冷或何表面處理的銲接試片及將隆肉削除珠擊處理使殘留應力變化而提高疲勞磨平的試片作比較。圖2中，銲道經強度，或是在銲道塗覆環氧樹脂隔絕熱浸鍍鋅後急冷的疲勞強度最高，而空氣以延遲疲勞裂縫前進速度等方與銲道隆肉削除的疲勞強度相差無法。幾。同時，電鍍各種金屬對銲道疲勞本文主要了解披覆各種金屬後對強度絲毫不受影響，唯獨銲道經熱浸鋼材銲道的疲勞強度影響，其中

4、可斷鍍鋅後空冷的疲勞強度則是降低。因定鋼材銲道的疲勞強度會因熱浸鍍鋅而，熱浸鍍鋅要改善疲勞強度則應將熱浸鍍鋅後急冷以達熱處理效果。＊台灣鍍鋅股份有限公司協理鍍加熱”）。以上各種鋼材的熱浸鍍鋅、浸鍍加熱及未處理的銲接試片再進行平板彎曲疲勞試驗。圖4~6分別2為SM400碳鋼、60kg/mm高強度鋼2（HT60）及80kg/mm高強度鋼（HT80）的銲道實驗結果。從這些圖中得知，碳鋼與高強度鋼相同，熱浸鍍鋅對對銲銲接的疲勞強度有顯著地改善。這些改善的程度與時間有關，其疲勞限度有顯著改善，而SM400鋼材的疲勞限度提高84﹪，HT

5、80鋼材的疲勞限度提高74﹪。同時，與熱浸鍍鋅一同處理的浸鍍加圖2金屬披覆對鋼材銲道疲勞強度的熱之對銲銲接之銲道疲勞強度也獲得影響改善，其中，SM400的疲勞強度僅稍小於熱浸鍍鋅後急冷。但是，HT80高強度鋼經熱浸鍍鋅處理的疲勞強度比浸鍍加熱者大很多。圖7為碳鋼母材平板試片的疲勞強度經熱浸鍍鋅再急冷的結果。此結果也被認為疲勞強度有被改善。但是若與圖4比較，則發現改善的效果較小。因此，熱浸鍍鋅對銲道的疲勞強度影響比對母材的影圖3銲道尺寸與疲勞試片響還大。另外，由圖4與圖7相較得知，附有隆肉的碳鋼銲道經熱浸鍍鋅三、結構用鋼銲道的

6、熱浸鍍鋅效果後急冷，其疲勞強度可改善至與母材為了要確認熱浸鍍鋅對結構用鋼疲勞強度接近的相同程度。2的SM400碳鋼、60kg/mm高強度鋼2（HT60）及80kg/mm高強度鋼（HT80）的疲勞強度之影響，應進行各種實驗以了解鍍鋅時的熱處理效果。也就是，將各種鋼材的附有隆肉銲道試片經塩酸酸洗後，於470℃鍍鋅液中浸鍍70秒，然後直接急速浸入20~40℃水槽；另外，也將一組試片事先在銲道處塗上石灰石，再以上述同圖4熱浸鍍鋅對碳鋼對銲銲道樣鍍鋅條件浸鍍而使鋅無法在銲道處疲勞強度的影響鍍上，再浸入水槽中（以下簡稱為“浸必要也進行的

7、熱浸鍍鋅後急冷效果實驗，以確認疲勞強度是否可被改善。本次實驗是利用兩種I型斷面的銲接組合梁，其形狀尺寸如圖8及圖9。圖8為SM400的100×100×6×9小型梁（編號M）以中央點施予荷重，並於兩端分別間隔900mm設置支撐；圖92圖5熱浸鍍鋅對60kg/mm高強度鋼為SM400的200×200×9×12-14大型對銲銲道疲勞強度的影響梁，於中間分別間隔700mm兩點施予荷重，並於兩端分別間隔2500mm設置支撐。大型梁有兩種，一種為翼板14mm厚，腹板高為172mm（編號LⅠ）；另一種為翼板12mm厚，腹板高為176mm（

8、編號LⅡ）。小型梁的拉伸側翼板中央及大型梁的兩翼板中央有對銲之銲道，而銲道上的內側隆肉用研磨機磨平，外側隆肉則保留，使疲勞破壞由銲道端邊發生。組合梁的銲接是用潛弧電弧2圖6熱浸鍍鋅對80kg/mm高強度鋼對銲接法（SAW），翼板的對銲、拉伸側銲銲道疲勞強度的影響翼板與腹板的填角銲及壓縮側翼